现代电力电子技术第2章(Problem 4h)
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第2章思考题与习题2.1 什么是整流?它与逆变有何区别?答:整流就是把交流电能转换成直流电能,而将直流转换为交流电能称为逆变,它是对应于整流的逆向过程。
2.2 单相半波可控整流电路中,如果:(1)晶闸管门极不加触发脉冲;(2)晶闸管内部短路;(3)晶闸管内部断开;试分析上述三种情况负载两端电压u d和晶闸管两端电压u T的波形。
答:(1)负载两端电压为0,晶闸管上电压波形与U2相同;(2)负载两端电压为U2,晶闸管上的电压为0;(3)负载两端电压为0,晶闸管上的电压为U2。
2.3某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电,在流过负载电流平均值相同的情况下,哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些?答:带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。
由于具有电感,当其电流增大时,在电感上会产生感应电动势,抑制电流增加。
电阻性负载时整流输出电流的峰值大些,在流过负载电流平均值相同的情况下,为防此时管子烧坏,应选择额定电流大一些的管子。
2.4某电阻性负载的单相半控桥式整流电路,若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断,试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。
解:设α=0,T2被烧坏,如下图:2.5相控整流电路带电阻性负载时,负载电阻上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率,为什么?带大电感负载时,负载电阻R d 上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率,为什么?答:相控整流电路带电阻性负载时,负载电阻上的平均功率d d d I U P =不等于负载有功功率UI P =。
因为负载上的电压、电流是非正弦波,除了直流U d 与I d 外还有谐波分量Λ,,21U U 和Λ,,21I I ,负载上有功功率为Λ+++=22212P P P P d >d d d I U P =。
相控整流电路带大电感负载时,虽然U d 存在谐波,但电流是恒定的直流,故负载电阻R d 上的U d 与I d 的乘积等于负载有功功率。
第2章 可控整流器与有源逆变器习题解答2-1 具有续流二极管的单相半波可控整流电路,电感性负载,电阻为5Ω,电感为0.2H ,电源电压2U 为220V ,直流平均电流为10A ,试运算晶闸管和续流二极管的电流有效值,并指出其电压定额。
解:由直流输出电压平均值d U 的关系式:2cos 145.02α+=U U d 已知直流平均电流d I 为10A ,故得:A R I U d d 50510=⨯==可以求得控制角α为:0122045.0502145.02cos 2≈-⨯⨯=-=U U d α 则α=90°。
所以,晶闸管的电流有效值求得, ()A I I I t d I I d d d d VT 521222212==-=-==⎰ππππαπωππα 续流二极管的电流有效值为:A I I d VD R 66.82=+=παπ 晶闸管承担的最大正、反向电压均为电源电压的峰值22U U M =,考虑2~3倍安全裕量,晶闸管的额定电压为()()V U U M TN 933~6223113~23~2=⨯==续流二极管承担的最大反向电压为电源电压的峰值22U U M =,考虑2~3倍安全裕量,续流二极管的额定电压为()()V U U M TN 933~6223113~23~2=⨯==2-2 具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图2-44所示,问该变压器是否存在直流磁化问题。
试说明晶闸管承担的最大反向电压是多少?当负载是电阻或者电感时,其输出电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同。
解:因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中,正负半周内上下绕组内电流的方向相反,波形对称,其一个周期内的平均电流为零,故不会有直流磁化的问题。
分析晶闸管承担最大反向电压及输出电压和电流波形的情形:(1) 以晶闸管 2VT 为例。
当1VT 导通时,晶闸管2VT 通过1VT 与2个变压器二次绕组并联,所以2VT 承担的最大电压为222U 。
班级姓名学号第2/9章电力电子器件课后复习题第1局部:填空题1. 电力电子器件是直接用于主电路中,实现电能的变换或控制的电子器件。
2. 主电路是在电气设备或电力系统中,直接承当电能变换或控制任务的电路。
3. 电力电子器件一般工作在开关状态。
4. 电力电子器件组成的系统,一般由控制电路、驱动电路、主电路三局部组成,由于电路中存在电压和电流的过冲,往往需添加保护电路。
5. 按照器件能够被控制的程度,电力电子器件可分为以下三类:不可控器件、半控型器件和全控型器件。
6.按照驱动电路信号的性质,电力电子器件可分为以下分为两类:电流驱动型和电压驱动型。
7. 电力二极管的工作特性可概括为单向导电性。
8. 电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。
9. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为1K Hz以下的整流电路。
其反向恢复时间较长,一般在5μs以上。
10.快恢复二极管简称快速二极管,其反向恢复时间较短,一般在5μs以下。
11.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在10~40ns之间。
12.晶闸管的根本工作特性可概括为:承受反向电压时,不管是否触发,晶闸管都不会导通;承受正向电压时,仅在门极正确触发情况下,晶闸管才能导通;晶闸管一旦导通,门极就失去控制作用。
要使晶闸管关断,只能使晶闸管的电流降至维持电流以下。
13.通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小的标值作为该器件的额定电压。
选用时,一般取为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3 倍。
14.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维持电流。
晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后,能维持导通所需的最小电流称为擎住电流。
对同一晶闸管来说,通常I L约为I H的称为2~4 倍。
15.晶闸管的派生器件有:快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管。
16. 普通晶闸管关断时间数百微秒,快速晶闸管数十微秒,高频晶闸管10微秒左右。
班级姓名学号第2/9章电力电子器件课后复习题第1部分:填空题1. 电力电子器件是直接用于主电路中,实现电能的变换或控制的电子器件。
2. 主电路是在电气设备或电力系统中,直接承担电能变换或控制任务的电路。
3. 电力电子器件一般工作在开关状态。
4. 电力电子器件组成的系统,一般由控制电路、驱动电路、主电路三部分组成,由于电路中存在电压和电流的过冲,往往需添加保护电路。
5. 按照器件能够被控制的程度,电力电子器件可分为以下三类:不可控器件、半控型器件和全控型器件。
6.按照驱动电路信号的性质,电力电子器件可分为以下分为两类:电流驱动型和电压驱动型。
7. 电力二极管的工作特性可概括为单向导电性。
8. 电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。
9. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为1K Hz以下的整流电路。
其反向恢复时间较长,一般在5μs以上。
10.快恢复二极管简称快速二极管,其反向恢复时间较短,一般在5μs以下。
11.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在10~40ns之间。
12.晶闸管的基本工作特性可概括为:承受反向电压时,不论是否触发,晶闸管都不会导通;承受正向电压时,仅在门极正确触发情况下,晶闸管才能导通;晶闸管一旦导通,门极就失去控制作用。
要使晶闸管关断,只能使晶闸管的电流降至维持电流以下。
13.通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小的标值作为该器件的额定电压。
选用时,一般取为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3 倍。
14.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维持电流。
晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后,能维持导通所需的最小电流称为擎住电流。
对同一晶闸管来说,通常I L约为I H的称为2~4 倍。
15.晶闸管的派生器件有:快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管。
16. 普通晶闸管关断时间数百微秒,快速晶闸管数十微秒,高频晶闸管10微秒左右。
第2章 可控整流器与有源逆变器习题解答2-1 具有续流二极管的单相半波可控整流电路,电感性负载,电阻为5Ω,电感为0.2H ,电源电压2U 为220V ,直流平均电流为10A ,试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值,并指出其电压定额。
解:由直流输出电压平均值d U 的关系式:2cos 145.02α+=U U d 已知直流平均电流d I 为10A ,故得:A R I U d d 50510=⨯==可以求得控制角α为:0122045.0502145.02cos 2≈-⨯⨯=-=U U d α 则α=90°。
所以,晶闸管的电流有效值求得, ()A I I I t d I I d d d d VT 521222212==-=-==⎰ππππαπωππα 续流二极管的电流有效值为:A I I d VD R 66.82=+=παπ 晶闸管承受的最大正、反向电压均为电源电压的峰值22U U M =,考虑2~3倍安全裕量,晶闸管的额定电压为()()V U U M TN 933~6223113~23~2=⨯==续流二极管承受的最大反向电压为电源电压的峰值22U U M =,考虑2~3倍安全裕量,续流二极管的额定电压为()()V U U M TN 933~6223113~23~2=⨯==2-2 具有变压器中心抽头的单相双半波可控整流电路如图2-44所示,问该变压器是否存在直流磁化问题。
试说明晶闸管承受的最大反向电压是多少?当负载是电阻或者电感时,其输出电压和电流的波形与单相全控桥时是否相同。
解:因为单相双半波可控整流电路变压器二次测绕组中,正负半周上下绕组电流的方向相反,波形对称,其一个周期的平均电流为零,故不会有直流磁化的问题。
分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况:(1) 以晶闸管 2VT 为例。
当1VT 导通时,晶闸管2VT 通过1VT 与2个变压器二次绕组并联,所以2VT 承受的最大电压为222U 。
一、选择题2-1、单相半波电阻性负载可控整流电路中,控制角α的最大移相范围是( D)A、0º-90°B、0º-120°C、0º-150°D、0º-180°2-2、单相半波可控整流电路输出最大直流电压的平均值等于整流前交流电压的(C)倍。
A 1,B 0.5,C 0.45,D 0.9.2-3、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差(A )度。
A、180°,B、60°,C、360°,D、120°2-4、在单相桥式全控整流电路中,大电感负载时,控制角α的有效移相范围是(A)。
A、0°~90°B、0°~180°C、90°~180°2-5、普通的单相半控桥可控整流装置中一共用了(B )晶闸管。
A 一只,B 二只,C 三只,D 四只。
2-6、在单相全控桥整流电路中,两对晶闸管的触发脉冲,应依次相差(A)度。
A 、180度;B、60度;C、360度;D、120度2-7、α为( C )度时,三相半波可控整流电路电阻性负载输出电压波形处于连续和断续的临界状态。
A,0度,B,60度,C,30度,D,120度,2-8、晶闸管触发电路中,若改变(B)的大小,则输出脉冲产生相位移动,达到移相控制的目的。
A,同步电压,B、控制电压,C、脉冲变压器变比。
2-9、三相半波可控整流电路的自然换相点是( B)A、交流相电压的过零点;B、本相相电压与相邻相电压正、负半周的交点处;C、比三相不控整流电路的自然换相点超前30°;D、比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°。
2-10、α=( 60度)度时,三相全控桥式整流电路带电阻负载电路,输出负载电压波形处于连续和断续的临界状态。
A、0度;B、60度;C、30度;D、120度;2-11、三相全控桥式整流电路带大电感负载时,控制角α的有效移相范围是(A)度。
《电力电子技术》PPT第2章2.4电力电子器件的模块化模块是在单个元件基础上发展起来的新器件,它是有若干个半导体芯片按不同的用途和目的进行接线后,封装成一个块状整体。
90年代已经开始普及,除少数超大功率器件外,一般中小功率器件均模块化。
其优点是外部接线简单,抗干扰能力增强。
2.5 智能电力电子模块(IPM)IPM(IntelligentPowerModule)智能电力电子模块是功率集成电路PIC(PowerIntegratedCircuits)的一种。
一类称为高压集成电路,简称HVIC,它是横向高耐压电力半导体器件与控制电路的单片集成;另一类即IPM,它是纵向电力半导体器件与控制电路保护电路以及传感器电路等多功能集成。
由于高度集成化使模块结构十分紧凑,避免了由于分布参数、保护延迟等带来的一系列技术难题,使变频器的可靠性得到进一步提高。
IPM的智能化表现为可以实现控制、保护、接口三大功能,构成混合式电力集成电路。
2.6全控型电力电子器件的比较1电压、电流的比较图2-45电压、电流的比较2性能的比较200200200200125150最高工作结温(℃)中等高高高低中等di/dt高高高高低中等du/dt中等低低很低中等高门栅极驱动功耗100200×10320×103501050最大开关速度(kHz)10倍额定值5倍额定值5倍额定值5倍额定值10倍额定值3倍额定值浪涌电流耐压量100~500306604030正向导通电流密度(A/cm2)220200100~12400~1003500400正向电流范围(A)500~450050~150050~1000200~2500500~9000100~1400正向阻断电压范围(V)500~450000200~2500500~6500<50反向电压阻断能力(V)导通/关断导通/关断阻断阻断阻断阻断常态电压电压电压电压电流电流控制方式S.ITHS.ITVDMOSIGBTGTOBJT器件名称2.7电力电子器件的相关技术1串并联技术图2-47直流输电用晶闸管变换装置的一个模块(桥式电路的一个臂)该模块均衡电路由以下几部分构成。